二維銀納米粒子陣列的制備、分子修飾及其光學傳感研究.pdf

1、由于貴金屬納米顆粒具有小尺寸效應、表面效應和表面場增強效應等特性,使其表現(xiàn)出不同于宏觀材料的物理、化學等性能,因而在生物傳感、醫(yī)學、光電、催化等領域具有廣泛的潛在應用前景。其中,銀納米顆粒作為一種重要的貴金屬納米粒子成為近幾年表面局域等離子共振光學傳感領域的研究熱點。但是,單個納米粒子產生的表面等離子共振信號非常微弱,在應用上通常采取多數(shù)粒子的整體效應,人們相應地提出了許多制備這種納米粒子的方法,以及令這些納米粒子按一定規(guī)則排列成二維納

2、米陣列的方法,如電子束光刻(electron-beamlithography,EBL)、影印石版術(photolithography)、納米球刻蝕(nanospherelithography,NSL)等。相比而言,納米球刻蝕成本低,且可以大面積地制備納米陣列結構。
　　 當納米粒子修飾上生物分子(如蛋白質、抗體、抗原、DNA等)之后,由于兩者之間發(fā)生結合過程,納米粒子自身光電性能將會產生改變,通過一系列的光譜技術手段,可以測量其

3、修飾前后光譜曲線的變化,從而可以達到對分子識別和檢測的目的。
　　 本文主要通過納米球刻蝕技術制備二維銀納米陣列,并在此基礎上對制備的二維銀納米陣列進行分子修飾和吸收光譜分析,研究其光學傳感特性。實驗主要內容及相關結果如下:
　　 (1)聚苯乙烯納米球的制備及組裝。首先使用乳液聚合法制備聚苯乙烯納米球,然后利用平面毛細組裝技術制備出納米球光刻所需要的聚苯乙烯納米球掩模。在制備過程中,研究了引發(fā)劑、乳化劑、單體及分散媒介的

4、用量對制備聚苯乙烯納米球粒徑大小的影響。
　　 (2)二維銀納米陣列的制備及表征。利用納米球刻蝕法制備了二維六角密排三角形銀納米陣列,通過改變聚苯乙烯納米球的大小,蒸鍍銀膜厚度,加入鉻過渡層并改變其位置和改變金屬沉積角度,研究它們對陣列及其單元結構的影響。實驗發(fā)現(xiàn),當聚苯乙烯納米球直徑為360納米左右,蒸鍍的銀膜厚度約為120納米,并且加入鉻過渡層,所形成的銀納米陣列結構較沒有鉻層有很大改善,三角形角部更加尖銳,更能滿足傳感器對

5、信號檢測的要求。同時,該過渡層應蒸鍍在模板球排列之后,才能獲取更大面積的二維銀納米陣列結構。在沉積角度對制備二維銀納米陣列的實驗中,基片沒有旋轉,采用垂直鍍膜方式更容易得到結構完整、結合較牢固、且面積較大、角部尖銳的二維六角密排的三角形銀納米陣列。
　　 (3)二維銀納米陣列的分子修飾及檢測。通過測量二維銀納米陣列修飾多氯聯(lián)苯(PCBs)分子前后吸收光譜的變化實現(xiàn)了分子傳感檢測。由于PCBs不容易與銀納米顆粒直接結合,實驗中選用